CN101040348B - 从核装置的反应堆安全容器内的气氛中取样的方法和采样系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采样系统(1)，用于从核装置的反应堆安全容器(2)内的气氛中提取样品，该采样系统具有与负压系统(12)和分析系统(14)连接并通入反应堆安全容器(2)中的采样管道(8)。该采样系统能够提供样品，该样品适合于确定出安全壳气氛的气体成分的特别可靠及精确的测量值。此外，根据本发明，采样管道(8)在与反应堆安全容器(2)内的气氛连接的气体一侧前接有节流装置(30)。由此，反应堆安全容器(2)内的过热状态中的样品可以被运送到分析系统(14)中。

Description

从核装置的反应堆安全容器内的气氛中取样的方法和采样系统

技术领域

本发明涉及一种用于从核装置的反应堆安全容器内的气氛中提取样品的采样系统。另外，本发明还涉及用于提取这种样品的方法。

背景技术

在核装置中，由丧失冷冻剂的故障引起的故障情况和特别是事故情况中，可能会发生重大的放射性泄漏。此时，特别是在包围反应堆芯的安全容器或安全壳的内部将产生氢气并且这些氢气会被泄漏，其中，由于可能会形成的爆炸性混合气体，反应堆安全容器会由于所出现的难以控制的氢气反应而出现危险。

为了预防在核装置的安全壳或反应堆安全容器中产生这种爆炸性的混合气体，这里公开了不同的构思，在这些构思中，根据需要将反应堆安全容器内的气氛进行惰化。在此，举例来说，将在安全壳内形成的氢气成分进行可控制的点燃或者燃烧。由于超出点燃极限时可能会出现难以控制的氢气反应，从而，在混合气体中的氢气成分超过点燃极限之前，要有效地降低氢气成分。可选地或附加地，也可以向反应堆安全容器的气氛中可控制地输入惰性气体，如氮气，从而由于已经在安全壳气氛中的较高的惰性气体含量，避免了混合气体的点燃。

为了可控制地和根据需求来处理这种事故情况，例如为了针对性地输入惰化气体，必须有效地确定出安全壳气氛内的各种当前的实际状态。由于辐射负荷和/或气氛组成成分可能的化学反应，基于在上述的故障情况中预期的组件和部件较为攻击(aggressive)的条件，通过反应堆安全容器内的测量或分析系统直接获取的实际测量值，不能足够精确和可靠地检测出安全壳气氛及其组成成分。为了仍然能够适当地考虑安全壳气氛的当前的实际状态来作为控制所需相应措施的适当前提条件，可以提供所谓的采样，在采样中，将从反应堆安全容器中提取少量的安全壳气氛的成分(也称为样品)，并且将该样品输送给设置在安全容器之外的分析和评估工作站。例如在DE 41 26 894 A1中公开了一种用于提取这种样品的适合方法及实施该方法的适合装置。

在这种已知的采样系统中，通常，在反应堆安全容器之外设置的分析柜中进行测量气体的干燥，随后通过导热性分析器来测量已干燥的气体的氢气浓度。为了根据这个测量值确定出反应器安全容器中的实际氢气浓度，要利用安全壳气氛中的蒸汽含量来进行校准。这种校准通常在假定安全壳的压力和安全壳的温度都饱和的条件下进行。安全壳气氛中的真实蒸汽含量和实际氢气浓度会由于可能存在的过热而只能以不足的精确度被确定出。从饱和条件下的气氛状态到“极度过热”的状态这之间的极大的差异是由位于气氛内的活性惰性气体成分和浮质形式的裂解产物成分而造成的，这些活性惰性气体成分和裂解产物成分根据事故进程会使后衰变功率(或者说剩余衰变功率)(Nachzerfallsleistung)从几千瓦(kw)增加到几百千瓦(kw)以上。此外需要考虑的是，在安全容器内的不同的空间区域和高度区域中，由于结构、外壁、冷却系统等的冷却效果，会造成明显的温度差异。因此，实际的气氛温度与饱和温度偏差的偏差量可以为例如0到大于100℃，因此，不能可靠地反映实际的蒸汽局部增压。

可选地，也可以在反应堆安全容器中直接安装氢气传感器，这些传感器根据热效应原理工作。这种反应器可以借助防故障导线而不是防事故导线与反应堆安全容器之外设置的测量电子设备连接。然而利用这种测量装置只能单独地测量氢气，在氧气成分降低时以及特别是在中期和长期的高的辐射载荷时则不再起作用。因此，在惰性条件下，不再能可靠地测量出氢气浓度，此外，相对而言形成了对一氧化碳相对高的反常敏感性，该一氧化碳会在混凝土与反应堆芯熔融物的相互作用下泄漏。因此，该系统在主动管理故障情况方面并对相应措施进行有目的的控制方面还是存在不足的。

此外，在公开的采样系统中通常只能分析一种气体成分，例如氢气成分或氧气成分，其中，不能通过直接测量蒸汽含量或二氧化碳含量而直接确定出安全壳气氛的惰化状态。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于从核装置的反应堆安全容器内的气氛中提取样品的采样系统，利用该系统来提供合适的样品，该样品用于确定出安全壳气氛的气体成分的特别有效及精确的测量值。另外还提出了提取这种样品的特别适合的方法。

根据本发明的相关于采样系统的目的这样实现：该采样系统具有与负压系统和分析系统连接并通入反应堆安全容器中的采样管道，该采样管道在与反应堆安全容器中的气氛连接的一侧前接有节流装置。

因此，本发明基于这种构思，即为确定表征安全壳气氛的当前实际状况的特别精确的测量值，所提供的样品应能以特别高的精度来描述安全壳内的气氛条件。此外，应该始终避免，可能引起与当前安全壳中的气氛的实际组分相比之下样品组分失真的那些影响。 如所强调的那样，安全壳内的假定饱和的条件下通常进行的对测量气体的干燥和随后考虑到的蒸汽含量的影响，将可能会是构成所提取的样品的属性与在事故情况下的实际安全壳气氛的属性之间的这种偏差的原因。在重大的放射物质泄漏和氢气泄漏时，以及基于已测量的气氛温度假设饱和的蒸汽条件时，将容易导致无法识别到引发爆炸的气氛条件，并且会采取不恰当的相应措施，这些都有可能会破坏安全容器的完整性。

为了避免这种假设的边界条件，取而代之为了能够在可能存在的过热或其他的恶化条件下直接进行安全壳内真实的气氛条件的确定，应当使这些包含在气氛中的及进而也带入到采样管道内的样品的蒸汽成分，即使在横穿较冷的安全容器空间区域时进而在到达用于评估(分析)的指定测量位置之前，尽可能避免冷凝。为了保证以特别高的运行安全性并以被动的方式(即无需来自外部的控制干涉)实现这一点，采样系统设计为，能在通过采样管道进行样品输送时维持过热的状态。这一点通过在输送提取的样品时在采样管道中始终保持负压状态来实现。因此，通过在入口区域对采样管道进行适当的节流，在抽取实际样品之前已由于输送原因而在采样管道中设置的负压即使当样品在采样管道中输送时也能够保持。

为了在通过采样管道输送样品时以特别简单并可靠的方式来保持预设负压，采样管道优选为标称内径最高为15mm的小管道，特别优选的设计为标称内径为大约1mm到5mm的毛细管道。此外，通过采样管道的这种结构将保证，使所提取样品的体积能维持到很小，从而即使在安全壳气氛中泄漏的放射量相对高时，由于采样而在反应堆安全容器外部所产生的总放射性可以保持地非常少。另外，这种几何尺寸的采样管道也具有对损害非常高的内在安全性，因为即使在次要(或者说从属)的采样管道被完全拆除时，由此而 形成的额外从反应堆安全容器到其外界的泄漏与由设计条件所决定的必然会产生的泄漏相比仅仅是微不足道的。

因此，在常规的采样系统中由于可能较大的泄漏横截面而规定的在安全容器穿透区域(穿墙区域)中的双重隔断装置，以及将其结合在反应堆保护系统中一般是可以避免的。此外，直径为例如3mm和仅0.5mm壁厚度的毛细管道已经具有大约50bar以上的设计压力，该设计压力在安全容器设定压力例如为5bar时，能从根本上提高对于发生故障的安全性。假设例如来自安全容器的采样样品为5到10个时，将会进一步节约10到20个安全容器隔断保护件。这一个方面引起了成本大幅降低，并且通过避免了在这个区域中安装保护件，能够实现穿透区域中的样品过热的优化。

节流装置可以是单一节流阀，例如具有较大的入口直径，也可以是多级节流阀或多孔体节流阀。节流装置优选具有为0.05mm到2mm，优选大约0.5mm的开放流通横截面。恰好与采样管道的尺寸设置相结合，确保了在这类构造的采样系统中在直接抽取样品之后，采样管道中的压力通过被动手段下降到小于大约反应堆安全容器内的压力的50％。因此，通过节流确保了在反应堆安全容器内的采样管道的全部区域中的直接气体干燥和相对于周围环境的过热。甚至在穿过安全容器的外壁的穿透区域中也为明显有利的条件，因为甚至在多个bar的较高的蒸汽局部压力时，特别是通过借助于低温加热件的额外加热，能够轻易地例如从50℃加热到80℃，因此，可以始终保持在临界温度之下，对于混凝土而言例如大约80℃到100℃之间。

此外，节流装置有利地对应设置有一个过滤单元，以使得即使在出现粗颗粒污染或类似情况时自动地排除对于工作模式的损害。该过滤单元也可以特别设计为用于阻挡粗浮质，在此该过滤单元有利地包括一种多孔的过滤材料，例如烧结金属或金属纤维编织网。 通过借助于压力优选例如从＞10bar到100bar的压力瓶中的压缩空气或氮气的额外的、短时间的反吹(或者说反冲洗)，进一步实现了对可能被污染的节流阀横截面的可靠的清除冲洗。

为了能够可靠地评估所获得的样品，特别是相对精确的分析样品所携带的气体成分，安全容器外的样品输送管道具有直接加热器，并且后接于采样管道的分析系统有利地具有加热箱形式的可加热的外部壳体。该外部壳体是以适当的方式这样设计，使得能够在大约120℃的温度范围内或者在反应堆安全容器内较高的过压时在最高达160℃的温度下对提取的样品进行分析。因此即使评估所获得的样品时也能有效地避免蒸汽的冷凝，从而可以确定出安全壳气氛的各个气体成分的特别精确的测量值。

通过将采样管道有利地铺设在保护管中，采样系统可以实现特别高的工作安全性和机械稳定性。

为了基于特别高的运行安全性，将反应堆安全容器中的多种活性组分保持为极少的量，采样系统的负压系统有利地设置在反应堆安全容器的外部。因此，可以特别设计出设置在反应堆安全容器外的泵装置，例如薄膜式真空泵或喷射泵来作为负压系统。可选地或附加地，为了产生快的真空脉冲，可以设置借助于快速打开的阀门来接通的真空容器。在采样系统的多管道的实施例中，也就是在并联多个采样管道时，将设置用于每个采样管道的单独的负压泵，特别是微真空泵，用以代替中央泵单元。

分析系统优选相对靠近于反应堆安全容器设置，以便保持尽量短的所需输送路程。分析系统尤其可以包括多个吸附柱(Adsorptionssaeulen)，其中，在不同的吸附柱中可以实现气体成分的分离，并且随后在柱出口旁的热导检测器上可以进行气体组分的选择性检测。在此，甚至在故障情况的条件下，以少量的如少于1L 的气体体积，能够借助于被流过的吸附柱来进行关于水蒸汽含量以及借助于并联的吸附柱(或者说吸收柱)进行关于氢气含量、氧气含量、二氧化碳含量和/或一氧化碳含量以及可能的惰性气体含量的全面的气体分析。从这些分析值中，除了获得安全容器气氛的潜在风险之外，还可以例如在CO-检测(Nachweis)时获得关于反应堆芯状况可能的损害状况及其位置的具体信息。可选地或作为不同的测量，为了提高安全性，可以在加热柜中借助于热导探测器直接在测量气体中轻易地确定出氢气浓度，并且借助电容型的聚合物确定出蒸汽成分。评估单元的相应的对辐射和对温度敏感的多个微处理电子元件在加热柜之外分开单独安装。

因此，系统优选这样运行，即测量传感器在每次完成分析之后将通过非活性气体冲洗，以便分析器区域中的辐射载荷相对于连续的分析而明显地下降。系统和装置的控制有利地借助于可自由编程的数字化控制装置来实现，从而例如根据设备中的实际安装情况，在考虑不同的输送时间的情况下可以通过在(安装)位置之前改变参数来调节相应的真空脉冲。通过高质量的隔离，管道和箱区域中的热损失从＜100W/m2的持续功率降低到最小＜5kW的持续功率，以使得即使在断电时也能够有利地通过蓄电池网络或单独的备用电源柴油机发电机机组确保始终供电或短期内供电。

为了能够针对性的将提取的样品输送到分析系统中，采样隔离容器优选在采样管道进入分析系统之前或之时与采样管道连接。另外，该采样隔离容器可以前接缓冲容器或管道缓冲器，在有利的设计方案中，前接缓冲容器或管道缓冲器的容积比采样隔离容器的容积大约2到10倍。通过这种方法可以确保，在采样管道的无损失的负压运行阶段之后，直到随后的压力形成阶段中的安全壳穿透区域(可能低于安全容器内的毛细管道中的露点)，可以使得输送到测量气体容积体(采样隔离容器)的是未发生变化的测量气体。接 下来用干燥气体，例如氮气进行回吹，实现了在下一个采样之前的对这部分的干燥。可选的，也可以通过输入气体开始对测量气体的压缩，其中，由于前接的容积体和在小的尺寸时管道中出现的活塞式流动(Kolbenstroemung)再次避免了在样品供给容器中输入已发生变化的测量气体。

为了在通过采样管道对所提取的样品进行输送期间能确保根据设计提出的过热维持，采样管道优选在反应堆安全容器外的区域中设计为可加热的。为了能够确保在反应堆安全容器的内腔中无需调整(anbringen)活性组分，可以根据需要通过针对性地对采样管道的单一区域加热，即使在相对长的输送路程中也能避免蒸汽的冷凝。

在另一个有利的设计方案中，为了尽可能地在采样时保持极少的放射性物质泄漏到外部区域中，在采样管道上连接有通到反应堆安全容器中的回流管道。因此，借助于压缩机单元和/或通过设置惰性气体延迟路径(Edelgasverzoegerungsstrecke)，例如以活性炭或沸石为基础，尤其能够将所获得的放射性物质进行回送。通过优选借助于气体喷射器或至少通过临时从压力瓶提取的压缩气体来驱动进行运输和产生真空，这一点可以通过特别简单手段来实现，

所述类型的取样的方法这个目的以如下方式实现：在采样管道中产生了与反应堆安全容器中的压力相比的负压，其中，在样品流入到采样管道中后，采样管道中的压力限制为最大为反应堆安全容器内压力的大约60％。这一点有利地以这种方式来确保，即对进入到采样管道中的样品入流进行节流和/或对进入到采样管道中的气氛成分的入流进行节流。

所描述的用于采样和随后进行分析的构思，考虑到可实现的精确度和可靠性基本上不依靠在反应堆安全容器内的实际氧气浓度 来工作。但通过这种根据氧气的浓度来工作的方法与用于测量反应堆安全容器中氢气浓度的所谓的热效应方法相结合，可以有利地进一步提高可靠性及运行安全性。

在此根据热效应原理，优选额外在反应堆安全容器内的一些位置上以不同(多样性)冗余的形式来进行氢气浓度的测量。为此提供的两个方法的测量位置有利地设置在反应堆安全容器的相同的空间区域中，从而特别是在可能的事故进程的早期，通过互相比较由两种方法所提供的测量值，可以相对精确地确定可燃气体浓度、氧气浓度和实际的氢气浓度。

在热效应方法中，在传感器头上安置了催化活性丝和非催化作用的热丝。该传感器头直接安装在反应堆安全容器的气氛中。在周围的气氛中存在氢气时，将根据存在的氧气浓度，在催化活性丝上进行氧化，该纤维丝将通过电缆与设置在反应堆安全容器外的电子设备进行连接。

在这里，由于使用时的温度升高所引起的电阻的变化将通过桥电路来进行电流补偿。补偿电流是对完成的氢气氧化反应的一个直接的(衡量)尺度，并且可以作为氢气测量信号或可燃气体浓度输出。

这里得到的信号将另外在两种分析方法中所使用的控制和评估单元中进行适当地处理。

通过借助于上述方法进行的测量并根据导热能力而确定出的氢气浓度与实际浓度(不依靠实际的氧气浓度)相应。通过比较两种方法确定的氢气浓度值，可以由此而确定出实际的氢气浓度(导热能力)并且附加地在氧气过量时通过热效应以冗余方式确定氢气浓度。

在可能的重大安全技术事故的情况下在相对较高的氢气浓度中，在氧气浓度降低同时，可以根据导热原理确定出最大的氢气浓度，根据传感器热效应方法确定出可燃气体浓度并且附加地确定出氧气浓度。

此外，通过监控所获得的测量值，借助于采样分析仪中适合的计算电路以及与传感器/电缆方法的测量值的持续比较，可以确定并算出氢气泄漏率并且根据反应堆安全容器中限定的氧气量额外确定并算出(bilanziert)氢气氧化率。因此，除了当前对设备潜在的损害之外，还特别得出故障进程的重要结论，例如是否能停止燃烧棒氧化，使得能够采取有针对性的、相应的对应措施。

所述方法特别有利于在短暂的前期事故阶段中使用，因为在进一步的事故进程中氧气将在安全容器中反应。因此，传感器/电缆-方法的电缆鉴于制造费用和安装费用，在放弃全陶瓷电缆设计的情况下，有利地设计为塑料电缆，其中工作持续时间在平均的辐射负载下最高达24小时可视为是足够的。在事故进一步发展时，基于反应堆安全容器中持续的高辐射负荷，电缆会失灵，这种失灵也能为电子仪器所识别到，从而接着仅仅还要考虑到用于测量的采样方法和采样分析方法。

根据本发明实现的优点尤其在于，即通过在采样管道中设置合理选择的负压，并且通过在样品流入到采样管道中时以及该样品从采样位置输送到反应堆安全容器外设置的分析系统时进行节流来保持该负压，可以持续地维持所提取样品的过热状态。因此，排除了可能在输送提取的样品时由蒸汽的冷凝引起的分析结果的失真。因此，该样品可以在一种状态下分析，在该状态中该样品将特别精确地反映出反应堆安全容器内的实际情况。因此，可以确定出关于当前安全壳气氛的实际状态特别精确的测量结果，而不必依赖于概括的数据或估算值。通过由此而可实现的安全壳气氛的特别精确的 实际值确定，尤其能根据需要对相应措施进行引导和控制，并且即使在故障情况管理时能够实现特别安全的运行引导。

此外，通过适当地选择出的采样管道和其它部件的尺寸，甚至相对严重的事故情况中，在采样时放射性物质的泄漏也会保持地非常小，使得到周围环境中的放射性泄漏可以保持地特别少。通过高质量的隔离，管道和柜区域中的热损失从＜100W/m2的持续功率最小降低到＜5kW的持续功率(或者说持续输出功率)，以使得即使在断电时也能够通过蓄电池网络或单独的备用电源柴油机发电机组始终或短期内保证供电。在可能的事故过程的早期，通过在反应器安全容器中额外安装的氢气传感器与这里所述的方法的适当结合，将实现氢气浓度的长期测定。在此，额外地在反应堆安全容器内的一些位置上，将根据热效应原理来进行氢气浓度的测量。因此在传感器头上安置了催化活性丝和非催化作用的热丝。在氢气积累时会在催化活性丝上进行氧化，该催化活性丝通过电缆与设置在反应堆安全容器外的电子设备连接。所发生的电阻变化将通过桥式电路进行电平衡。所得到的信号将在两种方法中所使用的控制单元和评估单元中另外进行处理。因此可以在短期内产生的持续的氢气信号，并且使用当前的分析和通过热导能力获得的氢气测量值，可以获得气氛的氧气含量的结果。

通过监测所得到的测量值并且与传感器/电缆方法相比，可以额外地监测到基于电缆区域内的超常的辐射负荷的故障时间点。

附图说明

本发明的实施例将通过附图来详细描述。示出了：

图1示出了采样系统，

图2示出了采样系统的一个替换实施例，以及，

图3示出了在图1或图2的采样系统中应用的节流装置。

具体实施方式

相同的部件在所有的附图中采用相同的标号。

图1的采样系统1设置用于从核装置(未示出)的安全壳或者反应堆安全容器2内的气氛中提取样品。另外，采样系统1包括连通到反应堆安全容器2中的、通过一个穿墙件(穿墙套管)4并穿过该反应堆安全容器外壁6的多根采样管道8。多根采样管道通过阀块10与负压系统12和分析系统14连接，其中通过该阀块可以选择性地且具体选择出任一采样管道8。在此，分析系统14包括设计为加热柜形式的可加热外壳16，在该外壳中额外为阀块10设置有被包围的气体分析器18。例如设计为电容型传感器的气体分析器18与第一测量电子仪器20连接，用于测量蒸汽含量，与第二测量位置22连接，用于测量氢气含量，优选根据热效应原理测量氢气含量，并且与第三测量位置24连接，用于测量氧气含量。测量位置20、22、24在输出端一侧与中央评估电子单元26连接，该中心评估电子单元也承担完整的系统控制，并且在可能的情况下与多样的传感器信号比较。在一个实施例变体(未示出)中可以省略冷却器，并且也可以在加热柜16中设置测量装置22、24。

采样系统1设置用于获取在反应堆安全容器2内部的气氛中的各气体含量的特别精确和可靠的测量结果。为此提出了，当将样品从反应堆安全容器2的内室转送到气体分离器18中时有针对性地避免了所携带的蒸汽的冷凝，从而可以在下面的评估中定性和定量地检测和考虑到所携带的蒸汽。为了能够实现这一点，采样系统1设计为能将加热状态中的样品转送到分析系统14的气体分离器18 中。通过在采样管道8中传送样品时要设定和维持适当选择的负压，此时该加热状态通过被动的手段，也就是无需外部主动干预来设定及维持。为此采样管道8在其通入到反应堆安全容器2的端部分别具有节流装置30。

因此节流装置30为了避免阻塞且还为了阻挡粗浮质前接有过滤器32，该过滤器如由多孔的过滤材料例如烧结材料或者金属纤维编织物构成，节流装置30针对性地设置用于即使从反应堆安全容器2的内腔中流出的气氛流入时在各根采样管道8中都保持负压，特别是该负压小于安全壳压力的约50％。为了以相对简单的手段使之实现，各根采样管道8一方面设计为比内径约为3mm的较小的毛细管道。另一方面，各个前接的节流装置30都设计合适尺寸，并且设置有约0.5mm的流通横截面。基于毛细管道中的高的负压，样品优选以大于5m/s至50m/s的速度来进行输送，从而可以实现很短的输送时间。

额外地，采样管道8设计为在反应堆安全容器2的外壁6外部的区域中是可加热的。反应堆安全容器的穿透部分利用低温部件加热到小于80°。由此确保了，即使在比较长的管道输送时，确保所采样品的过热状态一直维持到抵达分析系统14时。

为了将与样品一起提取出的放射性物质尽可能地回流到反应堆安全容器2的内室中，各根采样管道8与通入反应堆安全容器2中的回流管道40连接。回流管道40此处具有设计为负压系统12的真空泵，其中在该回流管道中为了根据需求的缓冲作用接有回流箱42，从而安装该真空泵除了用于各根采样管道8的抽真空，也可以用于反应堆安全容器2中的回流。

在根据图2的实施例中，采样系统1′具有分析系统14′，该分析系统基本上模块式地构成。在此，分析系统14′包括采样模块50和 测量模块52，该分析系统设置在设计为加热柜的可加热外壳16中。在该实施例中，样品隔离容器54设置在采样模块50中，在该样品隔离容器中通过采样管道8从反应堆安全容器2中采样的样品可以临时存放(缓存)，或直接地分析或保存以便准备下一步的评估。此外，该采样模块50可能包括必要的探针、微型多端口阀、微型节流阀、可快速打开的真空阀和节流阀和/或减压阀。

通过在采样管道8中的样品隔离容器54上前接的附加容积体55可以确保了，在负压运行后，在随后的压力形成阶段中，由于可能低于在反应堆安全容器2内部的毛细管道中的露点而已改变的测量气体可以不被输送到测量气体容积中。可选地，通过关闭接到采样管道8中的阀90并通过供气装置92形成压力，以及通过流过附加容积体55，以同样的方法，使得在测量气体不失真的情况下实现了在样品隔离容器54中形成压力。通过干燥的气体(例如氮气)的回吹，在下一个采样之前完成了这个部分的干燥。可选地，可以通过供气装置92和关闭阀90而开始测量气体的压缩，其中由于前接的附加容积体55以及在管道中的活塞式流动再次避免了已改变的测量气体输入到样品供给容器中。

因此，附加容积体55特别是还可以作为缓冲容积来应用，并且其容积比样品隔离容器54的内部容积大大约二到五倍。

在后接的测量模块52中包括有多个样品计量部件(Probendosierkomponenten)、对于实际测量所需的吸附柱和测量位置以及传感器20、22、24。该测量模块52通过排放管道56与废气系统60连接，在该排放管道中接有负压通风设备58。

此外，为了在采样系统1′中确保保持特别少量的放射性泄漏，回流管道40与惰性气体延迟路径(特别是以活性炭或沸石为基础)连接。也如图2所示，与采样系统结合设置或者不同于该采样系统 设置的另一氢气测量装置。该氢气测量装置包括多个安装在反应堆安全容器2中的氢气传感器94，这些氢气传感器在数据一侧上连接到一起设置在反应堆安全容器2外部的评估装置96上。另外。在该评估装置中获得的信号输送到用于这两种方法的控制和评估电子单元26中。

图3中示出了一个前接到每根采样导管上的节流装置30的实施例的放大横截面图。该节流装置包括基体70，该基体通过合适尺寸并选择的托架72固定在反应堆安全容器2的外壁部件上。此外，基体70与采样管道8的接入端连接。

为了确保对进入采样管道8中的气氛入流进行节流，节流装置30包括节流体74，该节流体与设计为毛细导管的采样管道8约3mm的内径相比具有较小的约0.5mm的自由流通横截面。节流体74的流入区域由基本上圆柱形构成并设计为粗去雾器形式的液滴或固体物质分离器76包围。为了形成过滤装置，在分离器76的内部设置由烧结金属或者金属纤维编织物制成的过滤体78。由多个组件形成的装置由设计为喷射保护罩的环绕外壳80包围。

参考标记列表

1、1′        采样系统

2             反应堆安全容器

4             穿墙套管

6             外壁

8             采样管道

10            阀块

12            负压系统

14、14′      分析系统

16            外壳

18            气体分析器/样品隔离容器中的气体分离器

20，22，24    测量位置

26            评估-电子单元和过程控制装置

30            节流装置

32            过滤器

40            回流管道

42            回流箱

50            采样模块

52            测量模块

54            样品隔离容器

55            附加容积体

56            导出管道

58            负压通风设备

60            废气系统

62            惰性气体延迟路径

70            基体

72            托架

74            节流体

76    液滴-或固体物质分离器

78    过滤体

80    环绕外壳

90    阀

92    供气装置

94    氢气传感器

96    评估单元

Claims (27)

1.一种用于从核装置的反应堆安全容器(2)内的气氛中提取样品的采样系统(1、1′)，所述采样系统具有：采样管道(8)，通入所述反应堆安全容器(2)中；负压系统(12)，与所述采样管道(8)连接；分析系统(14)，与所述采样管道(8)连接；节流装置(30)，所述采样管道在与所述反应堆安全容器(2)中的气氛连接的一侧前接有所述节流装置。

2.根据权利要求1所述的采样系统(1、1′)，其采样管道(8)设计为标称内径最高为15mm的小管道。

3.根据权利要求2所述的采样系统(1、1′)，其采样管道(8)设计为标称内径为1mm到5mm的毛细管道。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其节流装置(30)具有0.05mm到2mm的开放流通横截面。

5.根据权利要求4所述的采样系统(1、1′)，其节流装置(30)具有0.5mm的开放流通横截面。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其中还包括过滤器单元(32)，所述过滤器单元(32)与所述节流装置(30)相关联。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其分析系统(14)配备有可加热的外壳(16)。

8.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其中，外部隔离将热损失限制到小于100W/m²。

9.根据权利要求8所述的采样系统(1、1′)，其中，外部隔离将热损失限制到小于50W/m²。

10.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其供电装置为了防止电流中断包括蓄电池网络和/或单独的备用电源。

11.根据权利要求10所述的采样系统(1、1′)，其中所述单独的备用电源为单独的柴油机发电机组。

12.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，所述采样系统为了进行控制和调节对应设置有可自由编程的数字控制单元。

13.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其采样管道(8)铺设在防护管道内。

14.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其负压系统(12)设置在所述反应堆安全容器(2)外部。

15.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其采样管道(8)在进入分析系统(14)之前和样品隔离容器(54)相连接。

16.根据权利要求15所述的采样系统(1、1′)，其前接于样品隔离容器(54)的缓冲容积是样品隔离容器(54)的内部容积的三到六倍。

17.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其采样管道(8)在所述反应堆安全容器(2)外的区域中的部分能被加热。

18.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，其分析系统(14)用于分析气体的如下成分：氢气和/或蒸汽含量和/或一氧化碳，所述分析系统(14)包括多个电容式聚合物传感器和/或热导探测器。

19.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，在其采样管道(8)上连接有通入到所述反应堆安全容器(2)中的回流管道(40)。

20.根据权利要求1到3中任一项所述的采样系统(1、1′)，包括多个根据热效应原理设计的氢气传感器(94)，所述氢气传感器设置在所述反应堆安全容器(2)的内部并与设置在所述反应堆安全容器(2)外部的外部评估单元(96)连接，并且通过所述外部评估单元与总的评估电子单元(26)连接。

21.一种用于从核装置的反应堆安全容器内的气氛中提取样品的方法，其中，采样管道(8)之内形成了与所述反应堆安全容器(2)内的压力相比的负压，其中，在样品流入所述采样管道(8)之后，所述采样管道(8)中的压力被限制为最大约为所述反应堆安全容器(2)内的压力的60％。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述负压通过快速打开的阀以及来自负压或回流箱的抽吸体积被自动施加。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其中，在实现采样之后，进行压力变化，来对分析设备和采样管道进行反冲洗。

24.根据权利要求21或22所述的方法，其中，将通过单次分析的样品体积限制为＜1L和/或将放射性物质含量限制为＜10¹⁰Bq。

25.根据权利要求21或22所述的方法，其中，所述样品进入到所述采样管道(8)中的入流被节流。

26.根据权利要求21或22所述的方法，其中，在取样位置的蒸汽局部压力为多个bar时，通过分析单元中的压降降低到1bar，避免了检测气体低于露点。

27.根据权利要求21或22所述的方法，其中，根据热效应方法确定出反应堆安全容器(2)中的氢气浓度。

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